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我院PI在MOL CELL杂志发表重要论文

发表时间:2011-08-31  |  阅读次数:353次  |  字体大小 [ ]

8月5日,我院张明杰、王文宁、温文玉PI领导的结构生物学团队在《Molecular Cell》杂志发表论文,对干细胞不对称分裂过程中核心蛋白LGN如何连接Par3/mInsc与NuMA/Gαi 复合体以协调细胞极性及纺锤体转向的分子基础进行了深入剖析,对于我们了解干细胞不对称分裂机制具有重要的指导意义。

干细胞是一类具有自我更新能力的多潜能细胞,在一些特定的条件下,它可以分化为多种功能细胞。干细胞的定向分化依赖于其特殊的不对称分裂过程,而该过程依赖于细胞极性的建立及有丝分裂纺锤体沿细胞极性轴的转向。其中顶部定位的Pins蛋白起核心作用,在果蝇神经干细胞中它作为一个桥梁连接了两大重要的蛋白质复合体Par3/Insc/Pins以及Pins/Gαi/Mud。重要的是,Pins调控的该两大蛋白复合体在进化中是非常保守的(在哺乳动物中分别为Par3/mInsc/LGN及LGN/Gαi/NuMA)。虽然遗传学已经对细胞不对称分裂过程进行了基本勾勒,但是从分子层次上,由于目前该过程中重要调控蛋白的生物化学及结构信息极端匮乏,这些关键步骤的作用机制尚不明晰。我们针对LGN/mInsc和LGN/NuMA复合物进行了详细地结构与功能研究,发现LGN通过其氨基端的TPR结构域,分别与mInsc及NuMA的一小段肽段相结合。有趣的是,竞争结合实验表明,NuMA和mInsc不能同时结合TPR,mInsc能够阻断NuMA和TPR的相互作用,尽管它们与LGN的结合强度相似。从结构角度来看,NuMA与mInsc在TPR上的结合区域有重叠部分,NuMA与TPR的结合面比较大,由很多分散的弱结合区域协同作用;而mInsc与TPR的结合位点比较集中,可以看成是单个较强的结合区域。因此mInsc很容易在局部取得结合优势,部分结合位点被阻断大大削弱了NuMA的结合强度,导致mInsc优先结合LGN。进一步的细胞生物学实验验证了以上生物化学和结构生物学实验的数据,在MDCK细胞中mInsc能够阻断NuMA和LGN的相互作用,并且造成纺锤体的错误定向以及组织发育的缺陷。因此,我们的工作修订了原有的干细胞不对称分裂模型,表明调节细胞极性和纺锤体定向的复合物Par3/mInsc/LGN和NuMA/LGN/Gi有着相对独立的功能,且具有形成的先后顺序。LGN在通过mInsc/Par3定位到顶部皮层后,需从该复合物脱离,进而介导NuMA/LGN/Gi通路以调节纺锤体定向。该工作同时也为合成调控干细胞不对称分裂的活性小分子探针或药物提供了新的思路。

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